第一章原子结构与性质

第一章原子结构与性质考点一原子结构选修3物质结构与性质一.开天辟地—原子的诞生宇宙大爆炸2h后诞生大量的氢大量的氦极少量的锂原子核的熔合反应合成其他元素1、氢元素是宇宙中最丰富的元素。

2、宇宙年龄距今约140亿年，地球年龄已有46亿年。

3、地球上的元素绝大多数是金属，非金属仅有22种。原子结构模型的演变原子的结构原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数质量数=质子数+中子数原子原子核核外电子质子中子复习1？复习2：原子核外电子的排布（1）、电子层的划分近远电子层（用n表示）1234567电子层符号离核距离电子能量高低低高KLMNOPQ（2）核外电子排布规律①能量低

高（里外）②不超过2n2③最外不超8（K2），次外18，倒三32注意：以上三条规律是相互联系的，不能孤立地理解。1.能层（1）定义：在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。（2）表示方法及各能层所容纳的最多电子数：【学与问】1、原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）间存在什么关系？每一个能层最多可容纳的电子数为2n2个。二、能层与能级2.能级(电子亚层）（1）定义：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。（2）表示方法及各能级所容纳的最多电子数：【学与问】2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）间存在什么关系？任一能层的能级数等于该能层的序数。二、能层与能级【学与问】3.不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数是否相同？以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数是多少？不同能层中，符号相同的能级中所容纳的最多电子数相同。以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍，即2、6、10、14。规定，任一能层的能级总是从s

能级开始，依次是s、d、f、g能级……能层KLMNO能级…最多容纳电子…1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5d2262610261410262818322n2K元素原子的核外电子排布为什么不是:2、8、9,而是2、8、8、1呢？（1）先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外。（2）每一层最多容纳电子数：2n2个。（3）最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。（4）次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。………………核外电子的排布规律:1、构造原理：随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。核外电子排布的构造原理图构造原理：

1s；2s2p；3s3p；4s3d4p；

规律

5s4d5p;6s4f5d6p；7s5f6d不同层不同能级可由下面的公式得出:ns<(n-2)f<(n-1)d<np

(n为能层序数)称为能级交错现象三、原子核外电子排布规律：2、构造原理的应用

（1）原子的电子排布式：用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。钾K铜21Sc1s22s22p63s23p64s1【练习】Na：1s22s22p63s1能层序数该能级上排布的电子数能级符号KLM按能层次序书写(2)电子的填充顺序与排布式的书写顺序不完全一致。如21号以后的元素虽然电子先排布在能量较低的4s，后填入3d，但书写电子排布式时仍把3d写在前面。1s22s22p63s23p63d14s2（3）原子的简化电子排布：[Ne]3s1【学生活动】你能仿照钠的简化电子排布式写出第8号元素氧、第14号元素硅和第26号元素铁的简化电子排布式吗？上式方括号里的符号的意义是：该元素前一个周期的惰性气体电子排布结构O：[He]2s22p4

Si：[Ne]3s23p2Fe：[Ar]3d64s2钠Na的简化电子排布：【课后练习】写出1～36号元素的原子核外电子排布式和简化核外电子排布式价电子排布式三、原子核外电子排布规律：3、能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于_____状态。最低四、电子云与原子轨道1、电子云：

处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。2、原子轨道：把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。即电子出现的概率约为90%的空间圈出来，这种电子云轮廓图称为原子轨道。电子云形状：不同原子轨道的电子云形状是不同的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。

概率分布图(电子云)电子云轮廓图的制作过程原子轨道

S的原子轨道是_____形的，能层序数越大，原子轨道的_________.半径越大

球（1）s轨道上电子云形状

P的原子轨道是______形的，每个P能级在空间有3个伸展方向，即有__个轨道，它们互相垂直，分别以___、___、___为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而_____。

哑铃

3PxPyPz增大（2）p轨道上电子云形状（3）d、f轨道上电子云形状d、f轨道各有5、7种空间伸展方向，电子云形状更复杂。注意：同一能层的不同能级，能量不同；同一能层同一能级的不同轨道，能量相同。量子力学告诉我们：ns能级各有1个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道。而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“↑↓”来表示。

3、泡利原理：一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理称为泡利原理。由此原理可推出各电子层的轨道数和容纳的电子数。4、洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。如以下原子的电子排布图5、洪特规则特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。（现阶段学习中只研究符合3d和4s电子排布情况）全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7）24Cr原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1例：不是3d44s2注意下列分别用电子排布式或轨道表示式表示的原子基态（能量最低状态）核外电子排布图是否正确？并说明理由小结：1．各原子轨道的能量高低比较（1）ns<np<nd<nf（2）1s<2s<3s<4s（3）同一能层同一能级的各原子轨道能量相等：2Px＝2Py＝2Pz五.原子状态与原子光谱：1、原子的状态。①基态原子：处于_________的原子。②激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从________跃迁到_______状态的原子。最低能量低能级高能级③基态与激发态的关系基态原子激发态原子吸收能量释放能量

2.原子光谱:不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。3.光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。锂、氦、汞的吸收光谱锂、氦、汞的发射光谱4.基态、激发态及光谱示意图。第一章原子结构与性质考点二原子结构与元素性质选修3物质结构与性质（1）7个周期三个短周期第1周期2种元素第2周期8种元素第3周期8种元素第6周期32种元素第5周期18种元素第4周期18种元素三个长周期一个不完全周期：周期序数＝电子层数复习1镧57La–镥71Lu共15种元素称镧系元素锕89Ac–铹103Lr共15种元素称锕系元素第七周期，排满有32种元素

一、元素周期表的结构（2）16个族（18个纵列）主族序数＝最外层电子数主族：ⅠA～ⅦA共7个主族副族：ⅠB～ⅦB，共7个副族第Ⅷ族：位于第8、9、10三个纵行，共1个第Ⅷ族0族：稀有气体元素族，位于第18纵行，共1个0族小结：三短三长一不全，七主七副0和VIII主族序数＝最外层电子数=最高正价（O、F无正价）=价电子数复习1一、元素周期表的结构1、在周期表中，把

相同的元素，按

的顺序从左到右排成横行，称之为

，有

个；在把不同横行中

相同的元素，按

递增的顺序由上而下排成纵行，称之为

，共有

个纵行，

个族。16个族又可分为

主族、

副族、

Ⅷ族、

0族。能层数原子序数递增周期7最外层电子数能层数族18167个7个1个1个课堂练习（1）同一周期元素结构和性质具有一定的递变性；从左到右原子半径逐渐

，失电子能力逐渐

，得电子能力逐渐_________，元素的金属性逐渐

，非金属性逐渐__________，对应氢化物的稳定性逐渐

；最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐

；碱性逐渐

；（2）同一主族元素结构和性质具有一定的相似性和递变性；同一主族，从上到下：原子半径逐渐

，失电子能力逐渐______

，得电子能力逐渐

，金属性逐渐

，非金属性逐渐

；对应氢化物的稳定性逐渐

；最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐

；碱性逐渐

；二、原子结构和性质周期性变化减小减弱增强减弱减弱增强增强增强增大增强增强增强减弱减弱减弱减弱（3）同周期元素的主要化合价：最高正价：+1递增到+7。（氟、氧例外）负价：-4递增到-1，呈现周期性的变化。最高正价+|负价|=8复习23、碱金属钫(Fr)具有放射性，它是碱金属元素中最重的元素，下列预言错误的是：Ａ.在碱金属中它具有最大的原子半径Ｂ.它的氢氧化物化学式为FrOH,是一种极强的碱C.钫在空气中燃烧时,只生成化学式为Fr2O的氧化物D.它能跟水反应生成相应的碱和氢气,由于反应剧烈而发生爆炸Ｃ4、某元素X的气态氢化物化学式为H2X，则该元素的最高价含氧酸的化学式为（）

A.H2XO3B.H3XO4C.H2XO4D.HXO4C课堂练习(1)原子结构与周期的关系(完成下列表格)。周期能层数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23[He]2s1101s22s22p6三311________________________四419_________________________________五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6[Ne]3s1181s22s22p63s23p6[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6小结：①结合周期表,我们会发现,每一周期的第一种元素(除第一周期外)是____,最外层电子排布为___,每一周期的最后一种元素都是________,这些元素的最外层电子排布除He为1s2

外,其余都是_______.

一.原子结构与元素周期表：碱金属ns1稀有气体ns2np6(1)原子结构与周期的关系(完成下列表格)。一.原子结构与元素周期表：小结：②观察周期表发现周期表中周期序数等于该周期中元素的______________。能层数结论：随着核电荷数的增加，核外电子的排布发生周期性的变化。(2)每族元素的价电子排布特点。①主族。一.原子结构与元素周期表：主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特点__________________主族ⅤAⅥAⅦA排布特点__________________ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5主族元素：族序数=原子的最外层电子数

=价电子数(2)每族元素的价电子排布特点。

②0族：一.原子结构与元素周期表：He：1s2;其它稀有气体:ns2np6③副族元素：大多数族序数=（n-1)d+ns的电子数

=价电子数已知某元素的原子序数是25，写出该元素原子的价电子层结构式，并指出该元素所属的周期和族。其排布式为[Ar]3d54s2，由于最高能级组数为4，其中有7个价电子，故该元素是第四周期ⅦB族。(3)元素周期表的分区。①周期表的分区。一.原子结构与元素周期表：划分区的依据是什么？区的名称来自按照构造原理最后填充的能级的符号②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点。分区元素分布价电子排布元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族_____除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区ⅢA～ⅦA族、0族________除H外，所有非金属元素都在p区，另He在p区，但它无p电子；通常是最外层电子参与反应ns1～2ns2np1～6分区元素分布价电子排布元素性质特点d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(除镧系、锕系外)(n-1)d1～9ns1～2(Pd除外)均为金属元素，性质相似。d轨道电子全充满，一般不参与化学键的形成。ds区ⅠB族、ⅡB族(n-1)d10ns1～2金属元素分区元素分布价电子排布元素性质特点f区镧系、锕系(n-2)f0～14(n-1)d0～2ns2最外层电子数基本相同，化学性质相近1、已知某元素在周期表中位于第五周期、ⅥA族位置上。试写出该元素基态原子的价电子排布式、电子排布式并分析该元素在哪区？由于位于第五周期、ⅥA族，所以价电子排布为5s25p4，电子排布式[Kr]4d105s25p4属P区课堂练习2.已知一元素的价层电子结构为3d54s2，试确定其在周期表中的位置，处在什么区。第四周期，ⅦB族，d区3.试确定32号元素在周期表中的位置，处在什么区。第四周期，ⅣA族，p区4.判断处于第三周期，ⅣA族元素的电子排布式、原子序数。[Ne]3s23p2，第14号元素课堂练习③元素的分布：非金属在元素周期表中主要集中在右上角三角区内；处于非金属三角区与金属接近的边缘的元素常被称为_______或_______。半金属准金属副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域，因此，又把副族元素称为过渡元素。（一）原子半径：1、影响因素:2、规律：（1）电子层数不同时,电子层数越多,原子半径越大。二、元素周期律原子半径的大小取决于1、电子的能层数2、核电荷数3、核外电子数（2）电子层相同时,核电荷数越大，原子半径越小。（3）电子层、核电荷数都相同时,电子数越多，原子半径越大。（二）电离能1、概念

气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。用符号Ｉ1表示，单位：kj/mol从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需要的能量叫做第二电离能。符号Ｉ2二、元素周期律2、元素第一电离能的变化规律：（二）电离能二、元素周期律（1）同周期：a、从左到右呈现递增趋势（最小的是碱金属，最大的是稀有气体的元素）；b、第ⅡA元素>ⅢA的元素；第ⅤA元素>ⅥA元素（2）同主族的元素自上而下第一电离能逐渐减少。（第ⅡA元素和第ⅤA元素的反常现象如何解释？）ⅤA半充满、ⅡA全充满结构3、电离能的意义：电离能是衡量气态原子失去电子难易的物理量。元素的电离能越小，表示气态时越容易失去电子，即元素在气态时的金属性越强。（二）电离能二、元素周期律（三）电负性1、基本概念化学键：元素相互化合，相邻的原子之间产生的强烈的化学作用力，形象地叫做化学键。键合电子：原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子的吸引力的大小。（电负性是相对值，没单位）2、变化规律:①同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，表明其吸引电子的能力逐渐增强。②同一主族，元素的电负性从上到下呈现减小趋势，表明其吸引电子的能力逐渐减弱。二、元素周期律金属：＜1.8类金属：≈1.8非金属：＞1.8

以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，得出了各元素的电负性。电负性的大小可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度①电负性越大，元素的非金属性越强，电负性越小，元素的非金属性越弱，金属性越强。3、电负性的意义：②电负性相差很大(大于1.7)的元素化合通常形成离子键；电负性相差不大的两种非金属元素化合，通常形成共价键；电负性相差越大的共价键，共用电子对偏向电负性大的原子趋势越大，键的极性越大。【小结】原子结构与元素性质的递变规律。项目同周期(从左→右)同主族(从上→下)原子核外电子排布能层数_____，最外层电子数_________最外层电子数______，能层数_____原子半径_________(0族除外)_________元素主要化合价最高正价由__